贝叶斯统计复习
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贝叶斯统计习题 1. 设是一批产品的不合格率,从中抽取8个产品进行检验,发现3个不合格品,假如先验分布为 (1)U0,1()
(2)21-0<<1=0,(),()其它 求的后验分布。 解:
11133536
8000
36
2(|)(1)*2(1)112(1)15(|)840(1),01mxpxdCddpxxmx
2. 设12,,,nxxx是来自均匀分布U0,()的一个样本,又设的先验分布为Pareto分布,其密度函数为 +100
0
/>=0,,()
其中参数0>0,>0,证明:的后验分布仍为Pareto分布。 解:样本联合分布为: 1(),0npxx
1000/,()0,
110101()()()/1/,max,,,nnnxpxxx
因此的后验分布的核为11/n,仍表现为Pareto分布密度函数的核 即1111()/,()0,nnnx 即得证。 3. 设12,,,nxxx是来自指数分布的一个样本,指数分布的密度函数为-(|)=,>0xpxex,
(1) 证明:伽玛分布(,)Ga是参数的共轭先验分布。 (2) 若从先验信息得知,先验均值为0.0002,先验标准差为0.0001,确定其超参数,。 解:
111()1()()()()(),.niixnnnxnnxpxeeexpxeGannx
样本的似然函数:
参数的后验分布服从伽马分布
22
0.0002(2)4,20000.0.0001
4. 设一批产品的不合格品率为,检查是一个接一个的进行,直到发现第一个不合格品停止检查,若设X为发现第一个不合格品是已经检查的产品数,则X服从几何分布,其分布
列为 -1(=|)=1-,=1,2,xPXxx 假如只能以相同的概率取三个值1/4, 2/4, 3/4,现只获得一个观察值=3x,求的最大后验估计ˆMD。 解:的先验分布为
在给定的条件下,X=3的条件概率为 联合概率为 X=3的无条件概率为 的后验分布为
5。设x是来自如下指数分布的一个观察值, -(-)(|)=e,xpxx
取柯西分布作为的先验分布,即 2
1=,-<<1+
求的最大后验估计ˆMD。 解 后验密度 6. 设12=(,,,)nxxxx是来自均匀分布(0,)U的一个样本,又设服从Pareto分布,密度函数为 +100
0
/>=0,,()
求的后验均值和后验方差。 解:的先验分布为:1000/,()0, 令101max,,,nxx 可得后验分布为:1111()/,()0,nnnx
则的后验期望估计为:1()()1nExn, 后验方差为:212()()(1)(2)nVarxnn. 7. 设x服从伽玛分布1(,)22nGa,的分布为倒伽玛分布(,)IGa, (1) 证明:在给定x的条件下,的后验分布为倒伽玛分布(+,+)22nxIGa。 (2) 求的后验均值与后验方差。 解:由1~(,),~(,)22nxGaIGa可以得出
211221()2(),0()2nnxpxxexn
(1)(),0()e
(1)的后验分布为: 2(1)22()()()xnxpxe
即为倒伽玛分布(,)22nxIGa的核。 所以的后验分布为(,)22nxIGa
(2)后验均值为22()2212xxExnn 后验方差为22()2()(1)(2)22xVarxnn 8. 对正态分布(,1)N作观察,获得三个观察值:2,3,5,若的先验分布为(3,1)N,求的0.95可信区间。
9. 设某电子元件的失效时间X服从指数分布,其密度函数为
-1(|)=exp{-x/},x>px
若未知参数的先验分布为倒伽玛分布(1,0.01)IGa。计算该种元件在时间200之前失效的边缘密度。 解:
23022002002001exp,00.010.01exp,00.010.01exp0.01,00.012000.010.999950.01xpxxxmxpxddxxpmxdxdxx
解:依题意则
该元件在时间之前失效的概率: 10. 设12,,,nXXX相互独立,且,=1,,iiXPin。若12,,,n是来自伽玛分布,Ga的一个样本,找出对12=(,,,)nXxxx的联合边缘密度。
解:
11011:!,0!1!1!iiiiiiiixiiiiiiixiiiiiiiiiixinnniixiiipxexemxpxdeedxxxxmxmxx
解依题意 11. 某厂准备一年后生产一种新产品,如今有三个方案供选择:改建本厂原有生产线(1a),从国外引进一条自动化生产线(2a);与兄弟厂协助组织“一条龙”生产线(3a)。厂长预计一年后市场对此产品的需求量大致可分为三种:较高(1);一般(2);较低(3)。
假设其收益矩阵为(单位:万元),700980400=250-50090-200-800-30Q 假设厂长根据自己对一年后市场需求量是高,中,低,给出的主观概率分别为0.6,0.3,0.1。求在悲观准则,乐观准则,和先验期望准则下的最优行动。
解:悲观准则下:首先行动1a,2a,3a的最小收益分别为-200,-800,-30,。然后选出其中
最大的收益为-30,从而最优行动为3a 乐观准则下:首先行动1a,2a,3a的最大收益分别为700,980,400,。然后选出其中最大的收益为980,从而最优行动为2a。 先验期望准则下:各行动的先验期望收益为
从而最优行动为1a。 12. 某水果店准备购进一批苹果投放市场,市场需求量和采购量都在500至2000公斤之间,已知其收益函数为0.8-0.38,5000.9(,)0.34,0.92000aaQaaa,假设的先验分布为 500,2000上的均匀分布,该店应购进多少苹果可使先验期望收益最大?
解:先验期望收益为
当a=1343时,先验期望达到最大,故应购进1343公斤苹果。 13. 设某决策问题的收益函数为1218+20,=,-12+25,=aQaa,若服从0,10上的均匀分布, (1) 求该决策问题的损失函数。 (2) 在先验期望损失最小的原则下寻求最优行动。 解:
0121212121212
1016
620
1
1820122566,,,0,3056,,,530,00,1015304101305910.QaQaaaLaLaQaQaaaLaLaLadLada当时,,则在和处的损失函数为
当时,,则在和处的损失函数为服从上的均匀分布
最优行动是 14. 一位卖花姑娘每晚购进鲜花第二天去卖,假设每束花的购进价格为1元,售价为6元,若当天卖不掉,因枯萎而不能再卖。根据经验一天至少能卖5束鲜花,最多能卖10束鲜花。 (1) 写出状态集和行动集。 (2) 写出收益函数。 (3) 在折中准则下,对乐观系数的不同值,讨论卖花姑娘前一天应购进几束鲜花为好。 解: